Разделительный трансформатор 220/220, принцип работы

Разделительными называют трансформаторы с одинаковыми характеристиками напряжения или силы тока на выходе и выходе. У таких аппаратов одинаковое количество витков на первичной и вторичной катушке. В результате коэффициент трансформации равен единице. Применение подобных агрегатов повышает безопасность, так как во вторичных цепях отсутствуют электрические связи с источником напряжения или землёй.

Разделение обмоток на входе и выходе обеспечивается посредством усиленной двойной изоляции. Дополнительная мера – размещение катушек на физически разных сердечниках.

Вторичная обмотка выполнена без заземления нулевого контакта, поэтому случайное прикосновение к ней не вызовет поражения электрическим током, если человек одновременно не дотронется до металлической трубы, не будет стоять во влажном месте, или опасность прохождения электротока через тело возникнет другим способом.

Принцип работы

Прибор работает на принципе, аналогичном обычному трансформатору: при подаче тока на первичную катушку, в ней индуцируется магнитный поток, с последующим его образованием во вторичной обмотке, что вызывает передачу электротока. Поскольку характеристики катушек идентичны, параметры электротока первичной и вторичной обмоток будут одинаковы.

Схема разделительного трансформатора

Классификация

В настоящее время промышленно выпускается несколько разновидностей разделительных трансформаторов, предназначенных для безопасной эксплуатации электроустановок. Различают следующие виды таких устройств:

• токовые – первичная катушка служит для подключения источника тока, вторичная направляется к электросчётчику или аналогичному аппарату. Устанавливается в измерительной или релейной электросети;
• пиковые – для преобразования синусоидального напряжения, в большинстве случаев применяются в цифрующих устройствах;
• импульсного типа – преобразуют полученный сигнал в импульс, сглаживают высокочастотные помехи;
• автоматические – в конструкции воедино соединяются входная и выходная обмотки, что формирует связь электрическую, вместе с магнитной;
• силовые – с несколькими обмотками, позволяющими одновременно с передачей трансформировать характеристики;
• портативные – применяются для организации осветительных систем на улице или в помещении.

Также читайте: КТПН — комплектная трансформаторная подстанция наружная
Аппараты могут предусматривать узкоспециализированные условия применения. Подобные аппараты устанавливаются в медицинских учреждениях для электроснабжения операционных, стационарных и других важных отделений, где предъявляются высокие требования к безопасности.

Разделительный трансформатор

Связи [ править ]

Междуфазный трансформатор в Великобритании Первичная линия справа по направлению к передней и вторичная линии сзади этого однофазного трансформатора
Как полюсные трансформаторы, так и трансформаторы, устанавливаемые на площадках, преобразуют высокое «первичное» напряжение воздушных или подземных распределительных линий в более низкое «вторичное» или «рабочее» напряжение внутри здания. В первичных распределительных проводах используется трехфазныйсистема. В главных распределительных линиях всегда есть три «горячих» провода плюс дополнительная нейтраль. В североамериканской системе, где однофазные трансформаторы подключаются только к одному фазному проводу, меньшие «боковые» линии, ответвляющиеся на боковых дорогах, могут включать только один или два «горячих» фазных провода. (Когда имеется только один фазный провод, нейтраль всегда будет использоваться в качестве обратного пути.) Первичные цепи обеспечивают питание при стандартном распределительном напряжении, используемом в данной области; они варьируются от 2,3 кВ до примерно 35 кВ в зависимости от местной практики и стандартов распределения; часто используются 11 кВ (системы 50 Гц) и 13,8 кВ (системы 60 Гц), но часто встречаются и другие напряжения. Например, в США наиболее распространено напряжение 12,47 кВ. Напряжение между фазой и нейтралью составляет 7,2 кВ, что ровно в 30 раз больше, чем 240 В навторичная сторона с расщепленной фазой .

Первичный [ править ]

Первичные обмотки высокого напряжения выведены на вводы в верхней части корпуса.

• Однофазные трансформаторы, обычно используемые в системах Северной Америки, присоединяются к воздушным распределительным проводам с помощью двух различных типов соединений: Звезда — в схеме распределения звездой используется трансформатор «звезда» или «фаза-нейтраль». Однофазный трансформатор типа звезда обычно имеет только один ввод наверху, подключенный к одной из трех первичных фаз. Другой конец первичной обмотки подключен к корпусу трансформатора, который подключен к нейтральному проводу звездообразной системы, а также заземлен . Система распределения звездой предпочтительна, потому что трансформаторы представляют несимметричные нагрузки на линии, которые вызывают токи в нейтральном проводе и затем заземляются. Но в системе распределения треугольником несбалансированные нагрузки могут вызвать колебания напряжений на трехфазных проводах.
• Дельта — В схеме распределения треугольника используется трансформатор «треугольник» или «фаза-фаза». Однофазный трансформатор треугольника имеет два ввода, подключенных к двум из трех первичных проводов, поэтому первичная обмотка видит межфазное напряжение. Это позволяет избежать возврата первичного тока через нейтраль, которая должна быть надежно заземлена, чтобы поддерживать ее напряжение, близкое к потенциалу земли. Поскольку нейтраль также предоставляется клиентам, это большое преимущество в безопасности в засушливых районах, таких как Калифорния, где проводимость почвы низкая. Главный недостаток — более высокая стоимость, например, из-за необходимости как минимум двух изолированных проводов «горячей» фазы даже в ответвленной цепи. Еще один меньший недостаток заключается в том, что если только одна из первичных фаз отключена выше по потоку, она останется под напряжением, поскольку трансформаторы пытаются вернуть ток через нее.Это может быть опасно для линейных рабочих.

Трансформатор всегда подключен к первичным распределительным линиям через защитные предохранители и отсоединить выключатели . Для трансформаторов, установленных на опоре, это обычно « предохранитель ». При электрической неисправности плавится предохранитель, и устройство открывается, что визуально указывает на неисправность. Его также можно открыть вручную, пока линия питается линейными мастерами с помощью изолированных горячих палочек . В некоторых случаях используются полностью самозащищенные трансформаторы, в которые встроен автоматический выключатель , поэтому плавкий предохранитель не требуется.

Вторичный [ править ]

«Блок трансформаторов», широко используемый в Северной Америке: три однофазных трансформатора, соединенные для создания трехфазного трансформатора.
Вторичные обмотки низкого напряжения присоединяются к трем или четырем выводам на стороне трансформатора.

• В жилых домах и на малых предприятиях в Северной Америке вторичной обмоткой чаще всего является система с разделением фаз на 120/240 вольт. Вторичная обмотка 240 В имеет центральный отвод, а центральный нейтральный провод заземлен, в результате чего два концевых проводника становятся «горячими» по отношению к центральному отводу и не совпадают по фазе на 180 градусов друг с другом. Эти три провода идут вниз по сервисной линии к электросчетчику и сервисной панели внутри здания. Подключение нагрузки между горячим проводом и нейтралью дает 120 вольт, которые используются для цепей освещения. Соединение между обоими горячими проводами дает 240 вольт, которое используется для тяжелых нагрузок, таких как кондиционеры, духовки, сушилки и станции зарядки электромобилей .
• В Европе и странах, использующих эту систему, вторичным часто является трехфазная система 400Y / 230. Имеются три вторичные обмотки 230 В, каждая из которых получает питание от первичной обмотки, подключенной к одной из первичных фаз. Один конец каждой вторичной обмотки подключен к «нейтральному» проводу, который заземлен. Другой конец трех вторичных обмоток вместе с нейтралью выведен на служебную панель. Нагрузки 230 В подключаются между любым из трех фазных проводов и нейтралью. Поскольку фазы расположены под углом 120 градусов относительно друг друга, напряжение между любыми двумя фазами составляет sqrt (3) * 230 В = 400 В по сравнению с 2 * 120 В = 240 В в североамериканской системе с разделением фаз. В то время как трехфазное питание почти не встречается в отдельных домах в Северной Америке,это обычное дело в Европе для тяжелых нагрузок, таких как кондиционеры и зарядные устройства для электромобилей.

В коммерческих и промышленных целях иногда требуются более высокие вторичные напряжения, например 480 вольт. Некоторым промышленным потребителям требуется трехфазное питание с вторичным напряжением. Для этого можно использовать трехфазные трансформаторы. В США, где используются в основном однофазные трансформаторы, три идентичных однофазных трансформатора часто подключаются к блоку трансформаторов

по схеме звезды или треугольника, чтобы создать трехфазный трансформатор.

Применение

Использование разделительных трансформаторов особенно необходимо в помещениях, к эксплуатации которых предъявляются повышенные требования к электробезопасности. Это касается:

• подвальных помещений;
• кабельных колодцев;
• объектов с повышенным уровнем влажности;
• газоопасных мест;
• при использовании электроинструмента первого класса электробезопасности.

В домашних условиях такие аппараты могут устанавливаться в ванных комнатах, бассейнах и других технических помещениях, где предъявляется повышенный уровень к защите от поражения электрическим током. Возможно их подключение к котельным агрегатам.

Предназначение

Разделительный трехфазный или однофазный аппарат применяется с целью минимизировать риски в процессе эксплуатации электрооборудования. Существует три основных направления, для которых применяется представленный прибор:

Благодаря перечисленным качествам применение трехфазных или однофазных трансформаторов разделительного типа рекомендуется применять как в бытовых целях, так и на производстве. Оно способно снизить риск мастеров в процессе эксплуатации электрооборудования. Подобные агрегаты применяются в банях, ваннах, громкоговорителях, а также прочих условиях повышенной опасности поражения током. В промышленности различные станки, машины работают на электричестве, которое генерирует разделительный трансформатор.

Производители бытовой техники рекомендуют устанавливать УЗО перед подключением аппаратуры в сеть. Это позволяет выполнить требования безопасности ее эксплуатации.

Преимущества и недостатки устройства

Использование разделительных трансформаторов позволяет добиться следующих преимуществ:

• увеличить срок службы электрических приборов;
• снизить величину электротока при коротком замыкании;
• дополнительной защиты при эксплуатации электрического оборудования;
• улучшить качественные характеристики электрической сети;
• отфильтровать помехи высокой частоты.

Недостаток данных устройств в дополнительном усложнении домашней или производственной сети, невозможности обеспечения полной защиты от поражения электрическим током.

Технические характеристики

Промышленность поставляет на рынок множество моделей с различными характеристиками. Запомнить их просто невозможно. Да в этом нет необходимости. Большинство характеристик будут интересны только узким специалистам.

Для практических целей достаточно знать основные параметры трансформатора. Обычно эти параметры указаны в паспорте устройства.

При выборе разделительного трансформатора обращайте внимание на следующие основные характеристики:

• номинальная мощность;
• частота тока;
• первичное напряжение;
• выходное (вторичное) напряжение;
• условное обозначение схемы соединения обмоток;
• напряжение в режиме короткого замыкания;
• тепловые потери при коротком замыкании;
• ток в режиме холостого хода;
• тепловые потери при работе в режиме холостого хода;
• габаритные размеры.

Номинальная мощность должна совпадать или немного превышать мощность нагрузки. Первичное напряжение должно соответствовать параметрам первичной сети, а вторичное – напряжению питания подключаемых электроприборов. При выборе импульсных трансформаторов обращайте внимание на частоту тока.

Характеристики, выделенные курсивом важны, но для их понимания требуются более глубокие познания в сфере электротехники.

Как сделать самому разделительный трансформатор

Аппарат небольшой мощности несложно изготовить самостоятельно, при наличии подобных навыков и элементарных знаний в области электротехники.

Последовательность операций:

• на двух идентичных сердечниках выполняются по две половинных обмотки – катушки разделяются напополам;
• пара половинных обмоток соединяется последовательным способом;
• дополнительно можно оборудовать аппарат дросселем или стабилизатором.

Детальнее схема устройства и порядок соединения полуобмоток показан на схеме:

Аппарат может использоваться для запитывания мастерской или другого вспомогательного помещения. Перед подключением к стационарной электросети, устройство необходимо проверить электрическим током небольшой величины. В качестве потребляющего устройства подойдёт обычная лампа небольшой мощности.

Но если у домашнего мастера недостаточно электротехнических знаний и отсутствует опыт подобных работ, рекомендуется обратиться к специалисту соответствующего профиля.

Ссылки [ править ]

1. Перейти
   ↑ Harlow 2012 , p. 3-4.
2. Перейти
   ↑ Bakshi 2009 , p. 1-24.
3. Перейти
   ↑ Bakshi 2009 , p. 1-25.
4. ^ ab
   Харлоу 2012 , стр. 3-17.
5. Перейти
   ↑ Harlow 2012 , p. 3-10.
6. De Keulenaer et al. 2001 г.Ошибка harvnb: цель отсутствует: CITEREFDe_KeulenaerChapmanFassbinderMcDermott2001 ( справка )
7. Кубо, Т .; Sachs, H .; Надель, С. (2001). Возможности внедрения новых стандартов эффективности бытовой техники и оборудования
   . Американский совет по энергоэффективной экономике . п. 39, рис. 1 . Проверено 21 июня 2009 года .
8. Перейти
   ↑ Harlow 2012 , p. 3-3.
9. Перейти
   ↑ Harlow 2012 , p. 3-5.
10. Pansini 2005 , стр. 63.
11. Pansini 2005 , стр. 61.
12. Перейти
    ↑ Harlow 2012 , p. 3-9.